定义为加原砌体的应力水平指标,用下面的公式表示:为砌体的轴心抗压强度设计值。
—为原砌体加固时实际所受的力。A—为原砌体的面积。 (2-10)
同样可以定义界限破坏时原砌体的应力水平指标为。
经分析知界限破坏时有: (2-11)
式中:
同时根据砌体结构设计规范GB50003—2001,
经过上面几式得:(2-12)
根据上式,因为加固材料为水泥砂浆,。对于常用不同砖砌体的可列于下表:如表2-1.
界限破坏时原砌体的应力水平指标
砖强度等级 |
砂浆强度等级 |
M0.4 |
M1.0 |
M2.5 |
M5 |
M7.5 |
M10 |
M15 |
MU7.5 |
0.79 |
0.75 |
0.74 |
0.73 |
0.71 |
0.69 |
— |
MU10 |
0.77 |
0.74 |
0.72 |
0.70 |
0.68 |
0.66 |
0.62 |
MU15 |
0.75 |
0.71 |
0.69 |
0.67 |
0.64 |
0.62 |
0.56 |
从上面的分析可知,“夹板墙”加固砌体结构后加水泥砂浆的强度利用系数不仅要考虑加固前原砌体的应力水平指标,也要考虑达到界限破坏状态时原砌体的应力水平指标,用应力表示的后加水泥砂浆的强度利用系数表示如下:
(2-13)
同理,也可以用应力形式表示钢筋的强度利用系数。令为砌体和钢筋同时达到各自的屈服强度时,加固前原砌体的应力水平指标。
经分析知,达到界限破坏时有: (2-14)
式中:
根据砌体结构设计规范GB50003—2001,
—钢筋的屈服强度 —钢筋的弹性模量
由以上几式整理可得: (2-15)
由钢筋网水泥砂浆加固砖砌体,一般用的是Ⅰ级钢筋,钢筋屈服时的应变为。对于常用不同强度砌体的可列表如下:
界限破坏时原砌体的应力水平指标(Ⅰ级钢筋)
砖砌体强度 |
砂浆强度等级 |
M0.4 |
M1.0 |
M2.5 |
M5 |
M7.5 |
M10 |
M15 |
MU7.5 |
0.82 |
0.80 |
0.79 |
0.78 |
0.77 |
0.75 |
— |
MU10 |
0.81 |
0.79 |
0.78 |
0.77 |
0.75 |
0.74 |
0.71 |
MU15 |
0.79 |
0.77 |
0.76 |
0.75 |
0.73 |
0.71 |
0.68 |
经分析知,钢筋网水泥砂浆加固砖砌体,钢筋强度的利用系数不仅要考虑加固前砖砌体的应力水平,也要考虑界限破坏时原砌体的应力水平指标,砌体的抗压强度以及钢筋的弹性模量和屈服强度。用应力表示钢筋的强度利用系数,公式如下:
(2-16)
下面举例说明后加材料强度利用系数的计算方法。
例:已知某轴心受压砖柱用MU7.5砖,M2.5的砂浆砌筑,截面尺寸为480mm480mm。现因地震破坏,使砖柱出现多处裂缝,经验算知砖柱的承载力不足以承担上部荷载。现采用在柱体外部用钢筋网水泥砂浆修补的方法加固该砖柱,加固用的砂浆强度为M20,钢筋采用一级钢筋,钢筋直径为10mm。已知加固前砖柱承担的荷载为220KN,试确定后加材料的强度利用系数。
解:(1)确定砌体及钢筋的设计强度及界限应力水平指标
由砌体规范查得砌体的抗压强度设计值为,查表2-1得,由表2-2查得。
(2)确定加固前砌体的应力水平指标
(3)确定后加材料的强度利用系数
因> 且>,所以应分别按照公式2-13和公式2-16计算后加材料的强度利用系数。
由公式2-13得:,同理由2-16得:。
3 总结及建议
(1)通过上面的推导过程我们可以看出,后加材料的强度利用系数与加固前原砌体的应力水平指标有直接的关系,加固前原砌体的应力水平越高,后加材料的强度利用系数越低,因此在加固前建议卸荷加固,这样可以使后加材料的强度利用系数提高。
(2)加固砌体结构时,选取极限压应变小于原砌体极限压应变的材料比较经济,这样也可以使后加材料得到充分利用,提高后加材料的强度利用系数。
(3)本文的分析方法也可以用于其他不同材料的加固设计中。
参考文献
1 施楚贤砌体结构理论与设计 中国建筑工业出版社,1992
2 张有才等 建筑物的检测、坚定、加固与改造 冶金工业出版社,1997
3 中华人民共和国建设部.GB50003一2001. 砌体结构设计规范. 中国建筑l:业出版社,2002
4 廖书堂 钢筋网水泥砂浆加固砖墙的简化计算 四川建筑科学研究No6, 1979
5 柏傲冬,王世雄,砂浆抹面纵配筋砖柱承载力的试验及研究,建筑结构学报No1,1982
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